CN103488325B - 具有集成触摸屏的显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有集成触摸屏的显示设备。所述显示设备可以包括面板和触摸IC。所述面板可以包括多个驱动电极和感测电极。当所述面板在显示驱动模式下操作时所述触摸IC可以通过根据从所述面板输出的反馈公共电压产生补偿公共电压并且把所述补偿公共电压施加到所述驱动电极和所述感测电极来补偿所述反馈公共电压。

Description

具有集成触摸屏的显示设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年6月13日提交的韩国专利申请号10-2012-0063346的优先权益，在此通过引用加以结合就如同这里完全阐明一样。
技术领域
本发明的实施例涉及一种显示设备，并且尤其涉及一种具有集成单元内（in-cell）型触摸屏的显示设备。
背景技术
触摸屏是这样一种输入设备，其可以包括在显示设备中，所述显示设备诸如液晶显示器（LCD）、场致发射显示器（FED）、等离子体显示板（PDP）、电致发光显示器（ELD）和电泳显示器（EPD），并且所述触摸屏可以使用户能够在观看显示设备的屏幕同时通过利用手指直接触摸屏幕来输入信息。
特别地是，近来增加了对具有集成单元内型触摸屏的显示设备的需要，该触摸屏可以包括用于配置触摸屏的多个内置元件。可以在诸如智能电话和平板个人计算机（PC）之类的纤薄外形的便携式终端中使用这种显示设备。
在美国专利号7,859,521中公开的具有集成单元内型触摸屏的相关技术显示设备中，显示器的多个公共电极被分段为多个触摸驱动区域和触摸感测区域，由此允许在所述触摸驱动区域和所述触摸感测区域之间产生互电容。因此，相关技术的显示设备测量由于触摸而出现的互电容的变化，从而确定是否存在触摸。
换句话说，在具有集成单元内型触摸屏的相关技术显示设备中，当面板在触摸驱动模式下操作时，显示器的多个公共电极执行触摸电极的功能。这允许显示设备执行显示功能和触摸功能，其中所述显示功能和触摸功能可以同时向用户展现。
当面板在显示驱动模式下操作时，公共电压施加到也执行触摸电极的功能的多个公共电极。然而，例如在首先传送所施加的公共电压的公共电极的一端和最后传送所施加的公共电压的公共电极的另一端之间可能出现公共电压差异。
此公共电压差异可能由每个公共电极的内电阻和电容分量以及公共电压的交流（AC）分量和直流（DC）分量的变化而导致，该变化依照面板实现的图像而出现。公共电压差异可能导致闪烁和图像粘附缺陷。因此，通常使用用于补偿公共电压的补偿电路。
在相关技术的LCD中，公共电极形成为一体并且彼此连接，并且可以实现一个公共电压补偿电路。然而，在相关技术的具有集成单元内型触摸屏的显示设备中，公共电极一般被划分为用于执行触摸功能的多个驱动电极和感测电极。在这种设备中，实现公共电压补偿电路可能是复杂的和困难的。
发明内容
据此，本发明的实施例旨在提供一种具有集成单元内型触摸屏的显示设备，其大体上消除了由于相关技术的限制和缺点所导致的一个或多个问题。
本发明实施例的一个方面旨在提供一种具有集成触摸屏的显示设备，其能借助于内置到触摸集成电路（IC）中的公共电压补偿电路来稳定地执行显示功能。
本发明的实施例的附加优点和特征将在以下描述中部分地加以阐明并且当检验以下内容时对那些本领域普通技术人员来说将部分地变得更加清楚，或者可以通过实施本发明的实施例来得知。本发明实施例的目的及其它优点可以借助在书面说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结构来实现和获得。
为了实现这些及其它优点并且依照本发明实施例的目的，如这里所体现和广泛描述的，本发明提供一种具有集成触摸屏的显示设备，该显示设备包括：面板，所述面板包括多个驱动电极和感测电极；和触摸集成电路（IC），用于当所述面板在显示驱动模式下操作时通过产生补偿公共电压并且把所述补偿公共电压施加到所述驱动电极和所述感测电极来补偿从所述面板输出的反馈公共电压。
依照本发明实施例的另一方面，提供一种驱动具有集成触摸屏的显示设备的方法，所述显示设备包括面板和触摸集成电路，所述面板包括多个驱动电极和感测电极，其中所述方法可以包括：所述触摸IC接收从所述面板输出的反馈公共电压；所述触摸IC根据所述反馈公共电压产生补偿公共电压；并且当所述面板在显示驱动模式下操作时，所述触摸IC把所述补偿公共电压施加到所述驱动电极和所述感测电极。
应当理解，本发明实施例的以上概括说明和以下详细描述是示例性的和解释性的，并且旨在提供对权利要求所要求的本发明的实施例的进一步解释。
附图说明
附图图示了本发明的实施例并且与说明书一起用来解释本发明实施例的原理，所述附图用来提供对本发明实施例的进一步理解并且并入并构成本申请的一部分。在附图中：
图1是示意地图示依照本发明实施例的具有集成触摸屏的显示设备的示例性配置的图；
图2和3是图示依照本发明实施例的触摸IC的示例性配置的图；
图4是示意地图示依照本发明实施例的具有集成触摸屏的显示设备的补偿电路的示例性配置的图；和
图5是示出在依照本发明实施例的具有集成触摸屏的显示设备中基于面板驱动模式的触摸IC的示例性输出的时序图。
具体实施方式
现在详细地参考本发明的示例性实施例，这些实施例的范例在附图中图示。贯穿附图全文，可以使用相同的附图标记来指代相同或同样的部分。
以下，将参考附图详细描述本发明的实施例。
在下面描述中，为了简便起见，依照本发明实施例的具有集成触摸屏的显示设备示例性地描述为LCD设备，但是本发明实施例并不局限于此。本发明的实施例可以应用于各种显示设备，诸如FED、PDP、ELD、EPD等。本发明没有提供对LCD设备的通用配置的描述。
图1是示意地图示依照本发明实施例的具有集成触摸屏的显示设备的配置的图。
如图1中所图示，具有集成触摸屏的显示设备可以包括面板100、显示驱动器IC200和触摸IC300。
触摸屏110可以内置到面板100中。触摸屏110可以包括多个驱动电极112和多个感测电极114。
在一个实施例中，当在显示模式下驱动具有集成触摸屏的显示设备时，驱动电极112和感测电极114可以执行公共电极的功能。然而，当在触摸模式下驱动具有集成触摸屏的显示设备时，驱动电极112可以执行触摸驱动电极的功能，而感测电极114可以执行触摸感测电极的功能。
换句话说，依照本发明实施例的具有集成触摸屏的显示设备的驱动电极和感测电极可以执行触摸功能以及显示功能。
依照本发明的一个实施例，显示设备可以通过产生补偿公共电压Vccom并且向多个驱动电极112和感测电极114施加所述补偿公共电压Vccom来补偿反馈公共电压Vfcom，所述反馈公共电压Vfcom可以从所述多个驱动电极112中的任何一个输出。
为此，各驱动电极112可以通过多条驱动电极线1122连接到触摸IC300，并且各感测电极114可以通过多条感测电极线1142连接到触摸IC300。任何一个驱动电极112可以通过反馈公共电压信号线1162连接到触摸IC300。
因此，当面板100在显示驱动模式下操作时，反馈公共电压Vfcom可以通过反馈公共电压信号线1162施加到触摸IC300，并且从所述触摸IC300输出的补偿公共电压Vccom可以通过驱动电极线1122施加到驱动电极112并且所述补偿公共电压Vccom可以通过感测电极线1142施加到感测电极114。
此外，当面板100在触摸驱动模式下操作时，从触摸IC300输出的驱动电压可以通过驱动电极线1122施加到驱动电极112，而来自感测电极114的感测信号可以通过感测电极线1142输入到所述触摸IC300。
这里，可以从任何一个驱动电极112输出反馈公共电压Vfcom。例如，从触摸IC300输出的补偿公共电压Vccom可以通过各自的驱动电极线1122施加到每个驱动电极112的一端，并且可以从在通过各自的驱动电极线1122施加补偿公共电压Vccom的驱动电极112当中距离触摸IC300最远的驱动电极的另一端输出反馈公共电压Vfcom。
例如，从触摸IC300输出的公共电压可以通过驱动电极线1122施加到驱动电极112并且通过感测电极线1142施加到感测电极114，但是由于每条驱动电极线1122和感测电极线1142的内电阻和电容分量而导致在所述公共电压之间可能出现差异。在这种情况下，每个感测电极114的一端可以设置在触摸IC300附近，使得在公共电压之间的差异很小。然而，在驱动电极112中，在公共电压之间的差异可能很大。
据此，能通过补偿从距离触摸IC300最远的驱动电极输出的反馈公共电压来简单地补偿公共电压，而不需要补偿从多个驱动电极112和感测电极114中的每个输出的反馈公共电压。
在一个实施例中，可以在宽度方向上平行形成驱动电极112，所述宽度方向可以是面板100中的栅线（未示出）的方向。每个感测电极114可以设置在多个子驱动电极（未示出）当中的邻近子驱动电极之间，并且在高度方向上平行形成，所述高度方向可以是面板100中的数据线（未示出）的方向。
例如，驱动电极112可以包括第一到第m驱动电极TX#1到TX#m，并且每个驱动电极112可以包括n+1个子驱动电极（未示出）。而且,感测电极114可以包括第一到第n感测电极RX#1到RX#n。子驱动电极（未示出）可以分别电连接到多个驱动电极连接线（未示出）以构造一个驱动电极。
这里，驱动电极连接线（未示出）可以通过多个接触孔分别连接到子驱动电极。另一方面，驱动电极连接线形成在不同于感测电极114的层上，从而不与所述感测电极114电连接。
每个驱动电极112可以形成为多个块型公共电极，所述多个块型公共电极形成为与多个单元像素区域重叠，而每个感测电极114可以形成为一个块型公共电极，所述一个块型公共电极形成为与另一多个单元像素区域重叠。
换句话说，在本发明的实施例中，子驱动电极（未示出）和感测电极114可以形成为在多个单元像素组之上的一个公共电极，并且可以彼此电连接。
驱动电极112和感测电极114可以用作驱动液晶的公共电极，从而可以由诸如氧化铟锡（ITO）之类的透明材料形成。
此外，在本发明的实施例中，可以以单元像素组为单位来形成公共电极，但是并不局限于此。作为另一例子，可以以一个单元像素为单位来形成公共电极，在这种情况下用于执行所述公共电极的功能的子驱动电极和感测电极可以通过连接线电连接。
在本发明的实施例中，显示驱动器IC200可以控制多条数据线和多条栅线。
此外，显示驱动器IC200可以利用从外部***传送的时序信号来产生栅控制信号和数据控制信号，并且可以重新对准输入视频数据信号以便与面板100的像素结构相匹配，以便通过面板100输出图像。
在如图1中所图示的实施例中，具有集成触摸屏的LCD可以包括：具有内置触摸屏110的面板100；显示驱动器IC（DDI）200，其连接到外部***（未示出）并且控制所述面板100中形成的多条栅线和多条数据线；触摸IC300，用于驱动在所述面板100中内置的触摸屏110；DDI的柔性印制电路（FPC，未示出），用于把外部***（未示出）连接到所述DDI200；和所述触摸IC的FPC301，用于连接所述触摸屏110和所述触摸IC300。
当面板100在显示驱动模式下操作时，触摸IC300可以通过产生补偿公共电压Vccom并且把所述补偿公共电压Vccom施加到多个驱动电极和感测电极来补偿从面板100输出的反馈公共电压Vfcom。
此外，当面板100在触摸驱动模式下操作时，触摸IC300可以产生驱动电压并且把所述驱动电压施加到多个驱动电极，并且触摸IC300可以从各感测电极接收多个感测信号以确定是否存在触摸。
以下，将参考图2和3来更详细地描述触摸IC。
图2和3是图示依照本发明实施例的触摸IC的示例性配置的图。
如图2中所图示，触摸IC300可以包括补偿电路310、驱动器320、感测单元330和切换单元340。作为选择，如图3中所图示，除图2的元件之外，触摸IC300可以进一步包括基准公共电压产生器350。
如图1和2中所图示，基准公共电压Vrcom可以在触摸IC300外部（例如，在显示驱动器IC200中）产生并且输入到触摸IC300。作为选择，如图3中所图示，可以在触摸IC300内部自主地产生基准公共电压Vrcom。
在如图3所示的实施例中，基准公共电压产生器350可以产生由补偿电路310用来产生补偿公共电压Vccom的基准公共电压Vrcom。
基准公共电压Vrcom是可以施加到所有公共电极的公共电压，而补偿电路310可以使用此基准公共电压Vrcom和反馈公共电压Vfcom来产生补偿公共电压Vccom。
现在将参考图4更详细地描述补偿电路310。
图4是示意地图示依照本发明实施例的具有集成触摸屏的显示设备的补偿电路的示例性配置的图。
如图2和3中所图示的补偿电路310可以包括具有运算放大器311的放大器电路。
详细地，补偿电路310可以包括:驱动电压输入通道，用于接收驱动电压VDD和地电压GND；非反相输入通道，用于接收基准公共电压Vrcom；反相输入通道，其中用于接收反馈公共电压Vfcom的第一电阻器R1和用于接收补偿公共电压Vccom的第二电阻器R2并联连接到所述反相输入通道；和输出通道，通过所述输出通道输出所述补偿公共电压Vccom。这里，第二电阻器R2可以对应于反馈公共电压Vfcom来确定增益率。
返回参照图2和3，驱动器320可以产生驱动电压，并且感测单元330可以接收多个感测信号以确定是否存在触摸。如图2和3中所图示，触摸IC300可以包括驱动器320、感测单元330和切换单元340。
驱动器320可以产生驱动电压并且把所述驱动电压输出到切换单元340。感测单元330可以从切换单元340接收感测信号以确定是否存在触摸。如图2所示，切换单元340可以依照同步信号“触摸同步(TouchSync)”来把:a）补偿电路310,或b）驱动器320和感测单元330,有选择地连接到多个驱动电极112和感测电极114。
这里，同步信号“触摸同步”包括用于表明显示驱动模式的第一同步信号和用于表明触摸驱动模式的第二同步信号。
图2和3图示的实施例中,同步信号“触摸同步”可以由显示驱动器IC200产生并且从触摸IC300外部输入。然而，在其它实施例中，可以在触摸IC300内部自主地产生同步信号“触摸同步”。
例如，显示驱动器IC200或触摸IC300可以产生第一同步信号，所述第一同步信号用于表明在图像输出时间的显示驱动模式，所述面板100在所述图像输出时间期间在显示驱动模式下操作。此外，触摸驱动器IC200或触摸IC300可以产生第二同步信号，所述第二同步信号用于表明在触摸感测时间的触摸驱动模式，所述面板100在所述触摸感测时间期间在触摸驱动模式下操作。
因此，当面板100在显示驱动模式下操作时，第一同步信号可以输入到切换单元340，并且当所述面板100在触摸驱动模式下操作时，第二同步信号可以输入到所述切换单元340。
例如，当输入第一同步信号时，切换单元340把多个驱动电极和感测电极连接到补偿电路310，并且当输入第二同步信号时，所述切换单元340把所述驱动电极连接到驱动器320并且把所述感测电极连接到所述感测单元330。
换句话说，当所述面板100在显示驱动模式下操作时，补偿电路310可以把补偿公共电压Vccom施加到驱动电极和感测电极，以致所述驱动电极和所述感测电极执行公共电极的功能。
此外，当面板100在触摸驱动模式下操作时，为了使驱动电极和感测电极执行触摸电极的功能，驱动器320可以把驱动电压施加到所述驱动电极，而所述感测单元330可以从各感测电极接收多个感测信号以确定是否存在触摸。
在一个实施例中，切换单元340包括多个开关341，所述多个开关341分别连接到多个驱动电极112和感测电极114。这里，多个开关341可以依照一一对应的关系连接到驱动电极112和感测电极114。
在切换单元340中包括的开关的数目可以等于在面板100中内置的驱动电极和感测电极的总数。
如上所述，在依照本发明实施例的具有集成单元内型触摸屏的显示设备中，用于产生补偿公共电压并且切换所述补偿公共电压的功能可以内置于触摸IC中。据此，在具有集成单元内型触摸屏的显示设备中，可以容易地实现公共电压补偿电路，可以稳定电路，并且可以通过集成所述补偿电路来节省成本。
以下，将参考图5详细描述基于面板的驱动模式的触摸IC的输出。
图5是示出在依照本发明实施例的具有集成触摸屏的显示设备中基于面板驱动模式的触摸IC的输出的时序图。
这里，在面板100中内置的驱动电极和接收电极可以执行公共电极的功能和触摸电极的功能，从而依照本发明实施例的具有集成触摸屏的显示设备可以依照显示驱动模式和触摸驱动模式来划分时间并且执行时分(time-division)驱动。
因此，如图5中所图示，在时分驱动中的一个帧可以划分为显示会话（其中面板100依照同步信号在显示驱动模式下操作）(displaysession)和触摸会话（其中所述面板100依照同步信号在触摸驱动模式下操作）(touchsession)。在这种情况下，可以在显示会话中关闭触摸驱动，并且可以在触摸会话中关闭显示驱动，从而使在所述显示会话和所述触摸会话之间的信号干扰最小化。
此外，如图5中所图示，在显示会话中补偿公共电压Vccom可以输出到驱动电极。这里，在显示会话中，所有驱动电极和感测电极可以执行公共电极的功能，从而与输出到驱动电极的补偿公共电压Vccom具有相同电平的电压可以施加到感测电极。
例如，当补偿电路310没有内置在触摸IC300中时，所述触摸IC300可以输出基准公共电压Vrcom。然而，在依照本发明实施例的具有集成触摸屏的显示设备中，因为补偿电路310内置于触摸IC300中，所以所述触摸IC300可以在显示会话中输出通过补偿反馈公共电压Vfcom所产生的补偿公共电压Vccom。
在触摸会话中，如图5中所图示，触摸IC300向驱动电极输出具有驱动脉冲型的驱动电压，所述驱动电压具有最大电压Vgh和最小电压Vgl。
依照本发明实施例，用于产生补偿公共电压并且切换所述补偿公共电压的功能可以内置于触摸IC中。据此，在具有集成单元内型触摸屏的显示设备中，可以容易地实现公共电压补偿电路，可以稳定电路，并且可以通过集成补偿电路来节省成本。
此外，依照本发明实施例，可以通过使用从多个驱动电极中的任何一个输出的反馈公共电压来容易地实现补偿电路，而不需要使用从执行公共电极的功能的多个感测电极和驱动电极分别输出的反馈公共电压。
对那些本领域技术人员来说清楚的是：在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下在本发明的实施例中可以进行各种修改和改变。从而，只要本发明的修改和改变落入所附权利要求及其等效范围之内,本发明的实施例旨在覆盖这些修改和改变。

Claims (18)

1.一种具有集成触摸屏的显示设备，包括：
面板，包括多个驱动电极和感测电极；和
触摸集成电路，配置为当所述面板在显示驱动模式下操作时通过根据从所述面板输出的反馈公共电压产生补偿公共电压并且把所述补偿公共电压施加到所述驱动电极和所述感测电极来补偿所述反馈公共电压,
其中在所述显示驱动模式期间，所述补偿公共电压施加到所述驱动电极的各自第一端，并且从所述驱动电极的第二相对端输出所述反馈公共电压。
2.如权利要求1所述的显示设备，其中所述触摸集成电路包括补偿电路，并且所述补偿电路根据所述反馈公共电压和基准公共电压产生所述补偿公共电压。
3.如权利要求2所述的显示设备，其中所述补偿电路内置于所述触摸集成电路中，并且所述补偿电路包括：
具有运算放大器的放大器电路，所述运算放大器包括:非反相输入通道,用于接收所述基准公共电压；反相输入通道,其中用于接收所述反馈公共电压的第一电阻器和用于接收所述补偿公共电压的第二电阻器并联连接到所述反相输入通道；以及输出通道,用来输出所述补偿公共电压。
4.如权利要求2所述的显示设备，所述触摸集成电路进一步包括：
切换单元；
驱动器，配置为产生驱动电压并且把所述驱动电压输出到所述切换单元；和
感测单元，配置为在触摸驱动模式期间从所述感测电极接收多个感测信号并且确定是否存在触摸。
5.如权利要求4所述的显示设备，其中所述切换单元配置为使用触摸同步信号来在所述显示驱动模式和所述触摸驱动模式之间进行切换。
6.如权利要求4所述的显示设备，其中所述切换单元配置为在所述显示驱动模式期间把所述驱动电极和感测电极连接到所述补偿电路，借此所述驱动电极和所述感测电极接收所述补偿公共电压。
7.如权利要求4所述的显示设备，其中所述切换单元配置为在所述触摸驱动模式期间把所述驱动电极和感测电极分别连接到所述驱动器和所述感测单元，借此所述驱动电极接收所述驱动电压并且所述感测单元从所述感测电极接收多个感测信号。
8.如权利要求1所述的显示设备，其中当在所述显示驱动模式中驱动所述显示设备时，所述驱动电极和所述感测电极执行公共电极的功能，并且当在触摸驱动模式中驱动所述显示设备时，所述驱动电极执行触摸驱动电极的功能,而所述感测电极执行触摸感测电极的功能。
9.如权利要求2所述的显示设备，其中所述基准公共电压由包括在所述触摸集成电路中的基准公共电压产生器产生，或者所述基准公共电压在所述触摸集成电路外部产生并且输入到所述触摸集成电路。
10.如权利要求1所述的显示设备，其中每个驱动电极形成为多个块型公共电极，而每个感测电极形成为一个块型公共电极。
11.一种用于驱动具有集成触摸屏的显示设备的方法，所述显示设备包括面板和触摸集成电路，所述面板包括多个驱动电极和感测电极，所述方法包括：
所述触摸集成电路接收从所述面板输出的反馈公共电压；
所述触摸集成电路根据所述反馈公共电压产生补偿公共电压；并且
当所述面板在显示驱动模式下操作时，所述触摸集成电路把所述补偿公共电压施加到所述驱动电极和所述感测电极,
进一步包括：
当所述面板在所述显示驱动模式下操作时，所述触摸集成电路把所述补偿公共电压施加到所述驱动电极的各自的第一端，并且从所述驱动电极的第二相对端输出所述反馈公共电压。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述触摸集成电路包括补偿电路，并且
当所述面板在所述显示驱动模式下操作时，所述补偿电路根据所述反馈公共电压和基准公共电压来产生所述补偿公共电压。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述触摸集成电路进一步包括切换单元、感测单元和驱动器；并且
当所述面板在触摸驱动模式下操作时，所述驱动器产生驱动电压并且把所述驱动电压输出到所述切换单元，并且所述感测单元从所述感测电极接收多个感测信号并且确定是否存在触摸。
14.如权利要求13所述的方法，进一步包括：
所述切换单元接收触摸同步信号并且根据所述触摸同步信号在所述显示驱动模式和所述触摸驱动模式之间进行切换。
15.如权利要求13所述的方法，进一步包括：
当所述面板在所述显示驱动模式下操作时，所述切换单元把所述驱动电极和所述感测电极连接到所述补偿电路，并且所述驱动电极和所述感测电极从所述补偿电路接收所述补偿公共电压。
16.如权利要求13所述的方法，进一步包括：
当所述面板在所述触摸驱动模式下操作时，所述切换单元把所述驱动电极和所述感测电极分别连接到所述驱动器和所述感测单元，
所述驱动电极从所述驱动器接收所述驱动电压，并且所述感测单元从所述感测电极接收所述多个感测信号。
17.如权利要求11所述的方法，进一步包括：
当所述面板在所述显示驱动模式下操作时，所述驱动电极和所述感测电极执行公共电极的功能，并且
当所述面板在触摸驱动模式下操作时，所述驱动电极执行触摸驱动电极的功能并且所述感测电极执行触摸感测电极的功能。
18.如权利要求12所述的方法，进一步包括：
基准公共电压产生器产生所述基准公共电压，所述基准公共电压产生器在所述触摸集成电路内部；或者
所述触摸集成电路从所述触摸集成电路外面接收所述基准公共电压。
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